海上“變形金剛”全解析——海上風電安裝起重機

海上風電安裝起重機按吊臂的動作方式分為兩類：固定式和回轉式。

固定式起重機臂架在船上的安裝位置是固定的，只能通過前后變幅實現起吊重物的目的，而且吊點就位要靠船的移位實現，因此其作業效率低下，作業能力受限。

回轉式起重機通過安裝可旋轉式基座，克服了固定式起重機不能左右移動的缺陷，不僅可以實現吊臂的前后方向移動，還可通過轉臺的回轉，在船不移動的情況下完成吊物的橫向位移，其機動性大大優于固定式起重機，特別是在船舶兩舷轉移吊重物時更為顯著。

回轉式起重機按照主體結構型式區分主要有基座式起重機、繞樁式起重機及桅柱式起重機。

基座式起重機主要通過旋轉基座與船體連接，由于其重量及傾覆力矩巨大，回轉支承機構大多采用滾輪式，其支柱為焊在船舶主甲板上的大直徑圓筒，并從甲板延伸到船底，形成強固的船體框架和圓筒框架，便于巨大的力與力矩的傳遞。

與基座式起重機相比，桅柱式起重機最大的特點在于它圍繞桅柱的旋轉吊臂。桅柱是固定在基座上的，不再需要旋轉軸承，這很大程度上降低了起重機的尾搖幅度，使起重機具有較小的空間占用率和尾擺度空間，同時可以節約甲板面積。由于桅柱式起重機是通過框架式結構與船體相連接，連接部相對簡單，不需要特定的桶形基礎，也不需要配重，可以降低起重機的整體重量。

繞樁式起重機為安裝在海上自升式作業平臺的特殊起重機，其中心可穿過平臺樁腿并實現360度回轉。與一般基座式起重機相比，繞樁式起重機具有“設計緊湊、自重輕、占用甲板面積小、工作高效、能力強”等明顯優勢。

海上風電安裝起重機主要結構

海上風電安裝起重機主要由基座、回轉平臺、人字架及吊臂等結構部件組成。

基座一般為圓筒型，用船板彎制而成，采用法蘭或焊接方式固定安裝于船（平臺）甲板上。回轉平臺通過轉盤軸承安裝于基座上，吊臂、人字架、司機室、絞車、回轉機構等安裝于回轉平臺上，回轉平臺通過轉盤軸承與底座實現相對轉動。人字架和吊臂一般用高強度鋼管焊接制作，平面桁架式結構，使外型空間擋風面積小、承風能力強、全密封的鋼管適于海上工作環境。

基座、回轉平臺、吊臂、人字架

 海上風電安裝起重機主要機構

起升機構。起升機構由卷筒、支架和行星減速箱組成。起升機構和液壓馬達（或電動機）、鋼絲繩、滑輪、吊鉤及其它附件等組成起重設備的起升系統。

其工作原理：由電動機或馬達驅動齒輪箱轉動帶動繩筒轉動，通過繩筒轉動收緊鋼絲繩，鋼絲繩通過滑輪（組）拉動吊鉤直線上升；反之齒輪箱輸出反轉使吊鉤直線下降；如需要在某一位置停止，電動機或馬達停止，同時制動器剎住齒輪箱輸出上的輪轂而停止繩筒轉動，吊鉤停止在某一個需要的高度；在上升的頂部高度限定的位置，設定一個吊鉤高位報警停止的限位預防吊鉤和吊臂發生碰撞事故。

變幅機構。變幅機構與起升機構一樣，由卷筒、支架和行星減速箱組成。變幅機構和液壓馬達（或電動機）、鋼絲繩、滑輪及其它附件等組成起重設備的變幅系統。其工作原理為：由電動機或馬達驅動齒輪箱轉動帶動繩筒轉動，通過繩筒轉動收緊鋼絲繩，吊臂以吊臂轉軸為中心向上旋轉使吊臂上升；反之齒輪箱輸出反轉使吊臂下降；如需要在某一位置停止，電動機或馬達停止，同時制動器剎住齒輪箱輸出上的輪轂停止繩筒轉動，吊臂停止在某一個需要的位置。

回轉機構。回轉機構是帶圓盤制動器的行星齒輪減速器，由液壓馬達或電動機驅動，小齒輪輸出（帶動整機回轉），即通過電動機或馬達轉動驅動小齒輪轉動，在筒體的回轉齒條上作相對運行，使吊機的上部分相對吊機筒體作相對轉動而達到吊機的轉旋運動。回轉機構和液壓馬達（或電動機）、轉盤支承裝置等組成起重設備的回轉系統。

海上風電安裝起重機控制系統

海上風電安裝起重機設備的控制方式主要采用液壓控制及電動變頻控制兩種。液壓控制的系統一般由動力元件（電動機或柴油機）、分動箱、柱塞泵、多路閥、液壓馬達、其它閥件、管路管件、接頭等組成，相對電變頻的控制方式，液壓控制成熟程度高、制造成本及后期的維護保養較低等優勢。

隨著變頻控制技術的不斷成熟及成本的不斷下降，電動變頻控制也不斷應用于海上起重設備，現在，海上風電起重機動力系統基本上采用電動變頻控制。相對于液壓控制方式，電變頻控制有著綠色環保、節能、界面友好、模塊程度高、后期維保方便等優點，是后續產品發展的主要方向。

作為大國重器，海上風電安裝起重機是風電安裝行業中的核心裝備，其能力直接影響了風電設備安裝工藝和效率；隨著海上風電以及石油開采行業的迅猛發展，海上風電安裝起重機設備及相應技術也會不斷取得進步。